JPH104603A - 車載用電池の表示装置 - Google Patents

車載用電池の表示装置

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JPH104603A
JPH104603A JP8154374A JP15437496A JPH104603A JP H104603 A JPH104603 A JP H104603A JP 8154374 A JP8154374 A JP 8154374A JP 15437496 A JP15437496 A JP 15437496A JP H104603 A JPH104603 A JP H104603A
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Tetsuo Koike
哲夫 小池
Atsushi Masuda
敦 増田
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Hino Motors Ltd
Original Assignee
Hino Motors Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両に実装された電池の充電状態および交換
時期に関する情報を運転席に表示することにより、電池
劣化のために自力走行できなくなることを防止する。 【解決手段】 電池が良好な状態にあることを表示する
第一の区分と、電池を交換すべき状態にあることを表示
する第二の区分と、第一の区分および第二の区分の中間
的な区分とによって電池の状態を表示する細長い表示部
を運転席に設置する。 【効果】 充電状態および電池の使用限界が運転席に常
時表示されるので、充電または電池交換までの走行可能
な予測をたてることができ、路上で突然停止してしまう
ような事態が起こることを回避することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は走行動力として電動
機を使用する電気自動車に利用する。本発明は、車載用
の充電可能な電池の状態表示に関する。本発明は、走行
動力として内燃機関および電動機を併用するハイブリッ
ド・カーのために開発されたものであるが、充電可能な
電池を車両に搭載し、この電池エネルギを走行に利用す
る自動車に広く利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】本願出願人は、ＨＩＭＲの名称で内燃機
関および電動機を併用するハイブリッド・カーを開発し
製造販売している。この自動車は、内燃機関のクランク
軸に三相交流のかご形誘導機を連結し、大型の電池を車
両に搭載し、この電池とかご形誘導機との間を双方向の
インバータにより結合し、このインバータをプログラム
制御回路により制御するように構成されたものである
（ＷＯ８８／０６１０７号参照）。
【０００３】この装置では、車両が加速するときにはこ
のかご形誘導機に与える回転磁界をかご形誘導機が電動
機になるように制御し、車両が減速するときにはこのか
ご形誘導機に与える回転磁界をかご形誘導機が発電機に
なるように制御する。そして、かご形誘導機が電動機と
して利用されるときには電池は放電し、発電機として利
用されるときには電池が充電するように、すなわち回生
制動が行われるように制御するものである。
【０００４】この装置は、大型バスに搭載され、市街地
の路線バスおよび環境汚染をきわめて小さくすることが
必要な地域の登山バスなどに実用され好評を得ている。
一方近年、自動車の内燃機関からの排気による環境汚染
は大きい問題となり、自動車の価格がなお高く燃料が多
少高価であっても、都会の市街地を走行する大部分の自
動車が電気自動車になる可能性が論じられるまでになっ
た。
【０００５】上記ＨＩＭＲは、車両に電池室を設け、大
量生産により安価に入手できる端子電圧１２Ｖの電池を
単位電池とし、これを２５個この電池室に搭載し、電気
的に直列に接続して全体の端子電圧が １２Ｖ×２５＝
３００Ｖ となるように構成して走行用のエネルギを供
給する電池として利用している。
【０００６】ここで「単位電池」とは、多数個を直列接
続することにより走行用のエネルギを供給する電池を構
成する単位となるものである。例えば鉛電池の場合は、
化学的性質から最小の単位電池の端子電圧は２Ｖである
が、一般にこの２Ｖの電池を複数個直列に接続して一つ
の筐体に収容した電池が市販されている。例えば鉛電池
の場合は、単位電池の端子電圧は、２Ｖ、４Ｖ、６Ｖ、
１２Ｖ、２４Ｖなどである。鉛電池以外の電池でも、そ
の化学的性質およびその直列接続する数により単位電池
の端子電圧が定まる。
【０００７】従来、前述したハイブリッド・カーあるい
は電気自動車に搭載された電池の充電状態は、 １）電池の端子電圧 ２）電池の（電圧）×（電流）×（時間積分） ３）電解液の比重 などによって観測され、充電量の状態（満腹あるいは空
腹）が表示されるものであった。
【０００８】例えば、本願出願人が高圧電池を構成する
単位電池の監視について、国際特許出願（ＰＣＴ／ＪＰ
９６／００９６６号、本願出願時において未公開）した
装置がある。
【０００９】この装置は、多数ｎ個（例えば２５個）の
単位電池が直列に接続され、この単位電池それぞれの
（＋）端子および（−）端子に充電量の状態を検出する
検出ユニットが備えられている。検出ユニットには、
（＋）端子、（−）端子間の電圧が第一の設定値
（Ｖ1 ）以下であるときに所定充電量に満たない状態に
あるとして赤色で発光する第一の発光表示回路と、
（＋）端子、（−）端子間の電圧が第二の設定値
（Ｖ2 ）を越えるときに所定充電量にあるとして緑色で
発光表示する第二の発光表示回路とが備えられている。
【００１０】多数ｎ個の単位電池は接続ケーブルによっ
て直列に接続され、車体の中央下部に設けられた電池室
内のバッテリキャリアに収容され、外部とは開閉扉によ
って遮蔽されているので、開閉扉を開放することによっ
て第一の発光表示回路および第二の発光表示回路を見る
ことができ、これにより運転者は各単位電池に充電され
ているエネルギ量の大略を燃料計と同等に知ることがで
きる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、高圧
電池を構成する各単位電池それぞれに検出センサが内蔵
された検出ユニットを備えることによって、個々の単位
電池についての充電量の監視が行われ、単位電池の充電
状態を確認することが可能になったが、これは充電状態
の監視にとどまるものである。すわなちこのような従来
装置は、利用者に、燃料の補給と同じように、走行エネ
ルギを供給する電池に充電の必要があるか否か、あとど
のぐらいの距離を充電せずに走行できるかなどの目安を
与えるものであって、単位電池に充電を行ったときに、
その充電が正常に行われて今後の使用に耐え得るもので
あるか、すなわち、電池そのものの寿命を観測表示する
ものでない。
【００１２】さらに角度を変えて説明すると、端子電圧
を監視している限りは電池が充電状態にあっても、実際
にはその電池が劣化していて実際に充電されている容量
（アンペア・アワー）が小さく、すなわちいったん充電
してから実際に走行することができる距離が短く、路上
で走行不可能になるような事態が発生することが考えら
れる。
【００１３】また、電池の状態を知るためには、運転者
が運転席を離れて開閉扉を開放しなければならないため
に確認操作が不便であり、運転席に表示されることが望
まれている。
【００１４】本発明はこのような背景に行われたもので
あって、運転席に充電警報および充電残存量を表示する
ほかに、電池そのものの交換時期を大略区分して表示す
ることができる装置を提供することを目的とする。本発
明は、電池の交換時期を運転席に表示することによっ
て、電池交換または電池保守を必要とするに到るまでの
走行可能な時間または距離を予測することができる装置
を提供することを目的とする。本発明は、電池交換の時
期を逸して路上で突然車両が走行を停止してしまうよう
な事態を回避することができる装置を提供することを目
的とする。本発明は、電池の保守をひんぱんに受け、全
体として電池の寿命を延ばすことができる装置を提供す
ることを目的とする。本発明は、電池の廃棄される割合
を少なくして環境汚染を減らすことを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、車両に搭載さ
れた電池の状態（寿命）を観測しその交換時期に関する
情報を大略区分して運転席に表示することを特徴とす
る。
【００１６】すなわち、本発明は、運転席に表示部を備
え、その表示部は少なくとも２区分され、その第一の区
分は電池が良好な状態にあることを表示し、その第二の
区分は電池を交換すべき状態にあることを表示すること
を特徴とする。前記第一の区分と前記第二の区分との間
に中間的な区分を設け、さらに、前記区分に加えて電池
の劣化の程度が大きいことを示す点灯表示手段を設ける
ことが望ましい。
【００１７】本発明は、上述のように充電された状態に
あるか否か、充電が必要であるか、などの従来から知ら
れている表示とは異なる表示であり、充放電を繰り返す
ことができる電池の寿命がどの程度残っているかを運転
者に表示する装置である。
【００１８】電池の劣化は端子電圧と放電電流または充
電電流を監視することによってその程度を知ることがで
きる。一例を示すと、図３の右側に示す放電特性では、
電池が新品であるときにはＳ10であるが、劣化が進むに
したがってＳ11、Ｓ12、となり、寿命が到来して交換を
必要とする状態ではＳ13のようになる。さらに、端子電
圧と放電電流の関係では、図３の右側に示すように、充
電を要する電圧を第一設定値Ｖ1 としたときに、正常な
放電特性がＳ10に示すようであれば放電電流はＩ10であ
るが、破線で示す交換を必要とする状態では、その放電
特性がＳ13のようになり、第一設定値Ｖ1 に対応する放
電電流はＩ13（Ｉ13＜Ｉ10）となる。また、充電特性
は、図３の左側に示すように、電池が新品であるときに
はＳ20のようになるが、電池が劣化するにしたがってそ
の充電特性はＳ21、Ｓ22のようになり、交換を必要とす
る状態ではＳ23のようになる。端子電圧と充電電流の関
係では、同図左側に示すように、充電完了電圧を第二設
定値Ｖ2 としたときに、新品の電池であって正常な充電
特性がＳ20であれば充電電流はＩ20となるが、破線で示
す交換を必要とする状態の電池（ほとんど使用寿命が到
来した電池）では、充電電流はＩ23（Ｉ23＜Ｉ20）とな
る。このように充放電特性は劣化の程度に応じて変化
し、劣化が進むにしたがって同じ端子電圧の値であって
も放電電流および充電電流は減少する。
【００１９】コンピュータのメモリに図３に例示する電
池の充電特性および（または）放電特性を記憶してお
き、一方、このような電池の電圧電流情報を充電中（回
生制動中）あるいは放電中（電動機駆動中）に計測して
コンピュータに取込み、これをメモリに記憶してある充
電特性または放電特性と比較することにより、電池の劣
化の程度を演算し、表示手段に充電警報、充電残存量お
よび電池交換時期に関する情報として運転席に表示す
る。
【００２０】その表示は、前述したように （１）劣化のない状態 （２）点検を受けることが勧められる状態 （３）電池交換が勧められる状態 （４）電池交換が必要な状態を大略区分して表示するこ
とが望ましい。このうちの「電池交換が必要な状態」
は、電池の劣化の程度が大きく危険状態にあることを示
す警報であるので、ランプを点灯させることが望まし
い。
【００２１】この電池劣化の状態の表示は、電池を充電
すべき時期がきたことを示す充放電表示（燃料タンクの
残存量を示す燃料計に相当する）と並列して表示するこ
とができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
【００２３】
【実施例】次に、本発明実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は本発明実施例における表示部の表示例を示す
図、図２は本発明実施例における表示部の運転席の配置
例を示す図である。
【００２４】本発明実施例における表示装置１は、劣化
表示部２と充電表示部３とに区分され、その各々に表示
部４および５が備えられる。劣化表示部２は電池の寿命
に係る表示であり、本発明の特徴である。充電表示部３
は従来から電気自動車に広く設けられている充電状態す
なわち燃料計と同等の意味を持つ表示である。充電表示
部３の表示は従来から電気自動車には広く利用されてい
る。
【００２５】劣化表示部２は、その劣化の状態によっ
て、劣化のない状態Ｇ（緑色）、点検をうけることが勧
められる状態Ｙ（黄色）、電池交換が勧められる状態Ｒ
（赤色）および電池交換が必要な状態Ｅ（赤色ランプ点
灯または点滅）に区分される。
【００２６】このように、電池の充電状態を表示するほ
かに、電池の劣化の状態、すなわち、その電池が充電お
よび放電を繰り返すことにより継続使用できる状態にあ
るのか、あるいは劣化が限度を越えていて交換を要する
状態にあるのかを運転席に区分して表示することによっ
て、運転者はその情報にしたがってただちに処置をとる
ことができる。電池交換の時期を逸したがために、路上
で車両を停止させてしまうような事態を回避することが
できる。さらに、電池の保守をひんぱんに受け全体とし
て電池の寿命を延ばすことができるので、電池が廃棄さ
れる割合を少なくして環境汚染を減らすことができる。
【００２７】また、充電表示部３は、正常に使用されて
いる状態Ｇ（緑色）および充電を行うことが必要な状態
Ｒ（赤色）に区分され、さらに指針７の示す位置によっ
て、Ｇゾーンの「Ｆ」マークに近い位置であれば充電さ
れた状態（満腹状態）にあることが示され、Ｇゾーン内
のＲゾーンに近い位置であれば充電を行うことが望まし
い状態（空腹状態）であることが示される。
【００２８】本発明の劣化表示では、指針６がＧゾーン
内にあれば、電池は正常であって、充電表示にしたがっ
て充電を行うことにより、電池を継続的に使用すること
ができる。指針６がＹゾーンにあれば走行を継続せずに
点検を受けることが必要である。指針６がＲゾーンにあ
れば速やかに点検を受けその指示に従わなければならな
い。また、赤色ランプの点灯または点滅があれば電池は
最終寿命近くまで劣化していることを示しているもので
あり、路上故障の可能性がありただちに電池交換を行う
必要がある。
【００２９】次にこのような電池の寿命をどのようにし
て計測するかを説明する。図３は本発明第一実施例にか
かわる電池の充放電特性を示す図である。図の横軸は電
流であり縦軸は電圧である。電池の劣化は使用時の端子
電圧と放電電流または充電電流との関係によって観測す
ることができる。端子電圧と放電電流の関係では、図３
右側に示すように、充電を要する電圧を第一設定値Ｖ1
としたときに、電池に劣化がなければその放電特性はＳ
10を示し、端子電圧がＶ1 のときの放電電流はＩ10とな
る。電池がやや劣化しその特性がＳ11を示していれば放
電電流はＩ10よりも小さいＩ11となる。電池がさらに劣
化しその特性がＳ12を示していれば放電電流はＩ11より
も小さいＩ13となる。電池が完全に劣化した状態にあれ
ばその放電特性はＳ13となり、等しい端子電圧Ｖ1 では
その放電電流はＩ12よりも小さいＩ13となる。
【００３０】また、充電特性についてこれを説明する
と、端子電圧と充電電流の関係では、電池が正常であれ
ばその充電特性はＳ20となり、端子電圧Ｖ2 のときの充
電電流はＩ20となる。電池がやや劣化しその特性がＳ21
を示していれば端子電圧Ｖ2 のときの充電電流はＩ20よ
りも小さいＩ21となる。電池がさらに劣化しその特性が
Ｓ22を示していれば等しい端子電圧Ｖ2 のときの充電電
流はＩ21よりも小さいＩ22となる。電池が完全に劣化し
た状態にあればその充電特性はＳ23を示し、端子電圧Ｖ
2 のときの充電電流はＩ22よりも小さいＩ23となる。
【００３１】このように、端子電圧と充放電電流とを計
測することによって現在どの特性上にあるかを知ること
ができる。この図３に示す特性をあらかじめプログラム
制御装置のメモリに記憶させておき、電池の充電時すな
わち回生制動時、電池の放電時すなわち駆動加速時に、
それぞれ電池の端子電圧と電流を計測して、それがどの
程度の劣化状態の特性をたどっているかを演算し、劣化
の程度を求めることができる。この演算された値によっ
て図１に示す表示部４のいずれかのゾーンが指針６によ
って指示される。
【００３２】ここで、本発明実施例にかかわる実施形態
を本願出願人はＨＩＭＲの名称で製造販売しているハイ
ブリッド・カーを例に説明する。
【００３３】図４は本発明実施例の全体の構成を示すブ
ロック図、図５は本発明実施例における電池接続状態を
示すブロック図、図６は本発明実施例における単位電池
の構成を示す斜視図、図７は本発明実施例における単位
電池により構成された高圧電池の実装状態を示す斜視図
である。
【００３４】本発明実施例は、内燃機関１０に連結され
た多相交流回転機１１と、車両に搭載された電池１２と
この多相交流回転機１１との間に設けられ交流直流もし
くは直流交流変換を行うインバータ１３と、この車両の
走行速度を検出する速度センサ１４と、内燃機関１０の
回転速度を検出する回転センサ１５と、速度センサ１４
および回転センサ１５の出力にしたがってインバータ１
３を制御するプログラム制御回路１６と、電池１２の充
放電電流を検出する電流センサ１７とが備えられる。電
池１２は多数ｎ個の単位電池１８により構成され、単位
電池１８それぞれに検出ユニット１９が取付けられる。
運転席には、図２に示すように、電池１２の情報を表示
する表示装置１が配置される。
【００３５】この表示装置１、速度センサ１４、および
回転センサ１５はインタフェース回路２０を介してプロ
グラム制御回路１６に接続される。このプログラム制御
回路１６には、図４では省略されているが、アクセル・
センサ、ギヤ位置センサ、ブレーキ・センサ、発電機温
度センサ、クラッチ・センサが接続される。
【００３６】なお、インバータ１３の出力側にはコンデ
ンサ２１が接続され、電池１２にはインバータ１３の出
力電圧を検出する検出回路２２が接続される。電池１２
には遮断スイッチ２３を介してＤＣ・ＤＣコンバータ２
４が接続される。
【００３７】さらに、プログラム制御回路１６に、車両
に搭載された電池１２に対する充放電の電圧電流情報を
取込み、電池１２についての情報を演算する手段とメモ
リ手段１６ａとが備えられ、このプログラム制御回路１
６の出力に、少なくとも充電警報、充電残存量および電
池交換時期に関する表示手段が接続される。
【００３８】プログラム制御回路１６のメモリ手段１６
ａには、標準的な充放電電圧電流特性および劣化の程度
に応じた複数の充放電電圧電流特性があらかじめ記憶さ
れ、プログラム制御回路１６には、メモリ手段１６ａに
記憶された特性を参照して電池の劣化情報を演算する手
段が含まれる。
【００３９】単位電池１８には、多相ｎ個（この例では
２５個）直列に接続され、その単位電池１８の（＋）端
子１８ａおよび（−）端子１８ｂにそれぞれ固定的に接
続される一対の接続具２５と、この接続具２５に接続さ
れ（＋）端子１８ａおよび（−）端子１８ｂの電圧が設
定値以下であることを検出する検出センサを内蔵した検
出ユニット１９とが備えられる。各単位電池１８の
（＋）端子１８ａおよび（−）端子１８ｂは接続ケーブ
ル２６により直列に接続される。これらｎ個（２５個）
の単位電池１８は、図７に示すように、車体の中央下部
に設けられた電池室内のバッテリキャリア２７に収納さ
れ、外部とは開閉扉２８により遮蔽される。
【００４０】検出ユニット１９には、（＋）端子１８
ａ、（−）端子１８ｂ間の電圧が第一の設定値（Ｖ1 ）
以下であるときに所定充電量に満たない状態にあるとし
て赤色で発光表示する第一の発光表示回路１９ａと、
（＋）端子１８ａ、（−）端子１８ｂ間の電圧が第二の
設定値（Ｖ2 ）を越えるときに所定充電量にあるとして
緑色で発光表示する第二の発光表示回路１９ｂとが備え
られる。
【００４１】次に、本発明実施例における電池情報表示
動作について説明する。図８は本発明実施例における電
池情報表示動作の流れを示すフローチャートである。
【００４２】まず、プログラム制御回路１６のメモリ手
段１６ａに劣化の程度によって異なる複数の充放電特性
をあらかじめ記録しておく。この充放電特性は本来電池
の個別特性によることが望ましいが、実用的には同種の
電池に共通であることから、電池の型式毎にその電圧電
流特性を実験室で測定し、その測定の結果を共通に利用
することができる。
【００４３】プログラム制御回路１６は、検出回路２２
および電流センサ１７から電圧値および電流値を取込
み、メモリ手段１６ａに記録された充放電特性を参照し
て電池全体の劣化情報を演算する。この演算した値によ
って電池の良好度のクラス分けを行い、メモリ手段１６
ａに記録するとともに、表示装置１に表示する。その表
示は、前述したように、電池の劣化状態と充電状態とに
区分されて表示される。
【００４４】なお、検出センサを含む検出ユニット１９
とプログラム制御回路１６との間のインタフェース回路
２０に検出出力を無線信号により伝達する手段を備え、
電池情報を表示装置１に表示することもできる。また、
指針ではなくＬＥＤによる表示にすることもできる。こ
のように無声信号により伝達する場合には、電池全体の
特性だけでなく、単位電池の特性を個別に知ることがで
きる。発明者らが実用的な電池について経験したところ
では、単位電池（この例では端子電圧１２Ｖ）を２５個
直列に接続して使用する場合にも、電池の劣化は単位電
池ごとにバラツキがあり、一つの単位電池でいったん劣
化が始まるとその単位電池は他の単位電池に比べて急速
な劣化をする性質がある。したがって、無線信号により
伝達する手段を設けて、単位電池毎にこの劣化特性を測
定することにより、劣化が始まった単位電池を識別し、
その単位電池を個別に交換することにより、全体の電池
の寿命を長くすることができる。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
気自動車あるいはハイブリッド・カーに搭載する高圧電
池を構成する電池あるいは個々の単位電池について、そ
の充電警報、充電残存量および電池交換時期に関する情
報を運転席に表示することができる。これにより、充電
または電池交換に到るまでの走行可能な時間または距離
を予測することができ、路上で突然停止してしまうよう
な事態を回避することができる。さらに、電池の保守を
ひんぱんに受け全体として電池の寿命を延ばすことがで
きるので、電池が廃棄される割合を少なくして環境汚染
を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例における表示部の表示例を示す
図。
【図２】本発明実施例における表示部の運転席の配置例
を示す図。
【図３】本発明実施例にかかわる電池の充放電特性を示
す図。
【図４】本発明実施例の全体構成を示すブロック図。
【図５】本発明実施例における電池接続状態を示すブロ
ック図。
【図６】本発明実施例における単位電池の構成を示す斜
視図。
【図７】本発明実施例における単位電池により構成され
た高圧電池の実装状態を示す斜視図。
【図８】本発明実施例における電池情報表示動作の流れ
を示すフローチャート。
【符号の説明】
１ 表示装置 ２ 劣化表示部 ３ 充電表示部 ４、５ 表示部 ６、７ 指針 １０ 内燃機関 １１ 多相交流回転機 １２ 電池 １３ インバータ １４ 速度センサ １５ 回転センサ １６ プログラム制御回路 １６ａ メモリ手段 １７ 電流センサ １８ 単位電池 １８ａ （＋）端子 １８ｂ （−）端子 １９ 検出ユニット １９ａ 第一の発光表示回路 １９ｂ 第二の発光表示回路 ２０ インタフェース回路 ２１ コンデンサ ２２ 検出回路 ２３ 遮断スイッチ ２４ ＤＣ・ＤＣコンバータ ２５ 接続具 ２６ 接続ケーブル ２７ バッテリキャリア ２８ 開閉扉
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｄ 7/00 Ｇ０１Ｄ 7/00 Ｑ Ｇ０１Ｒ 31/36 Ｇ０１Ｒ 31/36 Ｅ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 運転席に表示部を備え、その表示部は少
    なくとも２区分され、その第一の区分は電池が良好な状
    態にあることを表示し、その第二の区分は電池を交換す
    べき状態にあることを表示することを特徴とする車載用
    電池の表示装置。
  2. 【請求項２】 前記第一の区分と前記第二の区分との間
    に中間的な区分を設けた請求項１記載の車載用電池の表
    示装置。
  3. 【請求項３】 前記区分に加えて電池の劣化の程度が大
    きいことを示す点灯表示手段を設けた請求項２記載の車
    載用電池の表示装置。
JP8154374A 1996-05-24 1996-06-14 車載用電池の表示装置 Pending JPH104603A (ja)

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